摘要：科学家进行了计算机模拟，确认了一种防止无助的电磁波产生的技术，从而增加了加热到融合等离子体中的热量。...

将血浆加热到融合反应所需的超高温度不仅需要在恒温器上打开表盘。科学家考虑了多种方法，其中一种涉及将电磁波注入血浆，这是在微波炉中加热食物的相同过程。但是，当它们产生一种加热波时，有时可以同时创建另一种不会加热血浆的波，实际上会浪费能量。

为了解决该问题，美国能源部（DOE）普林斯顿血浆物理实验室（PPPL）的科学家进行了计算机模拟，该技术模拟了一种证实了一种技术，该技术确认了一种防止无助波的产生的技术，称为缓慢模式，从而提高了血浆中的热量并增加了融合反应的影响。

PPPL首席研究物理学家兼首席作者Eun-Hwa Kim说：“这是科学家首次使用2D计算机模拟来探索如何减少慢速模式。”等离子体的物理学。 “结果可能会导致更有效的血浆加热，并可能是融合能量的更容易的途径。”

该团队包括使用DIII-D Tokamak Fusion设施的一般原子学研究人员，确定将称为Faraday屏幕的金属炉排定位在略有五个度的倾斜度相对于产生热浪的天线（也称为Helicon Waves），停止了缓慢模式的产生。研究人员希望避免产生缓慢的模式，因为与Helicon波不同，它们无法穿透限制血浆以加热核心的磁场线，并在发生大多数融合反应的地方。此外，慢速模式很容易被等离子体本身抑制或鼻涕。因此，任何用于创建慢速模式的能量都是不用于加热血浆和促进融合反应的能量。

研究人员使用PETRA-M计算机代码模拟了Helicon波和慢速模式的生产，Petra-M计算机代码是一种功能强大且多功能的程序，用于模拟融合设备和太空等离子体中的电磁波。这些模拟在DIII-D Tokamak中复制了条件，这是一种由普通原子为DOE操作的甜点形等离子体装置。该团队进行了一系列虚拟实验，以测试以下哪个对慢速模式的产生最大的影响 - 天线的对齐，法拉第屏幕的比对或天线前面称为电子的小颗粒的密度。模拟证实了以前的研究人员的建议，表明当Faraday屏幕以五度或更少的角度对齐天线的方向时，屏幕实际上是在慢速的模式中缩短了慢速模式，使它们在传播到等离子体中之前发出衰落。

慢速模式的抑制在很大程度上取决于法拉第屏幕倾斜的程度。 PPPL首席研究物理学家Masayuki Ono说：“我们发现，当屏幕的方向超过5度时，缓慢的模式就会大大增长。” “我们对慢速模式的发展对屏幕对齐方式的敏感程度感到惊讶。”科学家可以使用这些信息来调整新的融合设施的设计，以使其加热更强大和高效。

将来，科学家计划通过运行计算机模拟来提高他们对如何预防慢速模式的理解，这些计算机模拟考虑了更多的等离子体特性，并考虑有关天线的更多信息。

这项研究得到了DOE科学办公室（Fusion Energy Sciences）的支持，根据DE-AC20-09CH11466和DE-FC02-04ER54698以及DOE通过合同DE-SC0024369的高级计算计划的科学发现。使用国家能源研究科学计算中心，劳伦斯·伯克利国家实验室的DOE用户设施根据合同DE-AC02-05CH11231和奖项FES-CERCAP0027700进行了模拟。